Trong một số bài toán ta phải chú ý biện luận trường hợp tạo ra các sản phẩm khác: NH 4 NO 3 dựa theo phương pháp bảo toàn e nếu ne cho > ne nhận để tạo khí hoặc dựa theo dữ kiện đề bài
Trang 1Tài liệu sưu tầm và biên soạn |Bookgol.com 1
BÀI TOÁN CHUYÊN ĐỀ NHẬP MÔN VỀ AXIT NITRIC
A MỘT SỐ CHÚ Ý
HNO3 thể hiện tính oxi hóa mạnh khi tác dụng với các chất có tính khử như: Kim loại, phi kim, các hợp chất Fe(II), hợp chất S2-, I-, Thông thường:
+ Nếu axit đặc, nóng tạo ra sản phẩm NO 2
+ Nếu axit loãng, thường cho ra NO Nếu chất khử có tính khử mạnh, nồng độ axit và nhiệt độ thích hợp có thể cho
ra N2O, N2, NH4NO3
* Chú ý:
1 Một số kim loại (Fe, Al, Cr, ) không tan trong axit HNO3 đặc, nguội do bị thụ động hóa
2 Trong một số bài toán ta phải chú ý biện luận trường hợp tạo ra các sản phẩm khác: NH 4 NO 3 dựa theo phương pháp bảo toàn e (nếu ne cho > ne nhận để tạo khí) hoặc dựa theo dữ kiện đề bài (chẳng hạn cho dung dịch NaOH vào
dung dịch sau phản ứng thấy có khí thoát ra) hoặc các hợp chất khí của Nitơ dựa vào tỉ khối hơi của hỗn hợp đã cho
3 Khi axit HNO3 tác dụng với bazơ, oxit bazơ không có tính khử chỉ xảy ra phản ứng trung hòa
4 Với kim loại có nhiều hóa trị (như Fe, Cr), nếu dùng dư axit sẽ tạo muối hóa trị 3 của kim loại (Fe3+, Cr3+); nếu
axit dùng thiếu, dư kim loại sẽ tạo muối hóa trị 2 (Fe2+, Cr2+), hoặc có thể tạo đồng thời 2 loại muối
trong môi trường axit tương tự phản ứng với HNO 3 Ta cần quan tâm
bản chất phản ứng là phương trình ion
II Nguyên tắc giải bài tập: Dùng định luật bảo toàn mol e
0
M →
n
M + ne
5
N + (5 – x)e →
x N
n e nhường = n e nhận
* Đặc biệt
+ Nếu phản ứng tạo ra nhiều sản phẩm khử của N thì ne nhường = ne nhận
+ Nếu có nhiều chất khử tham gia phản ứng ne nhường = ne nhận
- Trong một số trường hợp cần kết hợp với định luật bảo toàn điện tích (tổng số mol điện tích dương = tổng số mol điện tích âm) và định luật bảo toàn nguyên tố
- Có thể sử dụng phương trình ion – electron hoặc các bán phản ứng để biểu diễn các quá trình
M Mn+ + ne
4H+ + NO3- + 3e NO + 2H2O
+ Đặc biệt trong trường hợp kim loại tác dụng với axit HNO 3 ta có:
MỘT SỐ CÔNG THỨC CẦN DÙNG Tạo NO2: NO3- + 1e + 2H+ NO2 + H2O
a mol a 2a a
Số mol HNO3 pư = 2a = 2 nNO2
Bảo toàn nguyên tố nitơ : Ta có n NO3- tạo muối với kim loại = nHNO3 pứ - nNO2 = 2a – a = a = nNO2
Tạo NO: NO3- + 3e + 4 H+ NO + 2H2O
a mol 3a 4a a
Số mol HNO3 pứ = 4 nNO và nNO3- tạo muối với kim loại = nHNO3 pứ - nNO = 3nNO
Tạo N2O: 2NO3- + 8e + 10 H+ N2O + 5 H2O
2a mol 8a 10 a a
Số mol HNO3 pứ = 10 nN2O và nNO3- tạo muối với kim loại = nHNO3 pứ - 2nN2O = 8nN2O
Tạo N2: 2 NO3- + 10 e + 12 H+ N2 + 6H2O
2 a 10a 12a a
Số mol HNO3 pứ = 12 nN2 và nNO3- tạo muối với kim loại = nHNO3 pứ - 2 nN2 = 10 nN2
Tạo NH4NO3: NO3- + 8e + 10 H+ NH4+ + 3H2O
a mol 8a 10 a a mol
Số mol HNO3 pứ = 10nNH4NO3 và nNO3- tạo muối = nHNO3 pứ - nNH4NO3 = 9nNH4NO3
và nNO3- tạo muối với kim loại = nHNO3 pứ - 2nNH4NO3 = 8nNH4NO3
Trang 2Tài liệu sưu tầm và biên soạn |Bookgol.com 2
Từ những công thức riêng lẽ trên suy ra các công thức tổng quát như sau:
nHNO 3 pư = 4nNO + 2nNO 2 + 10n NH 4 NO 3 + 10nN 2 O + 12nN 2
n NO 3
-tạo muối = nNO 2 +3 nNO + 8nN 2 O + 10nN 2 + 9nNH 4 NO 3
m muối nitrat với kim loại = mKL + 62.( nNO 2 +3 nNO + 8nN 2 O + 10nN 2 + 8nNH 4 NO 3 )
Tổng m muối = mKl + 62 ( nNO 2 +3 nNO + 8nN 2 O + 10nN 2 + 8nNH 4 NO 3 ) + 80nNH 4 NO 3
Cần lưu ý là nó chỉ được áp dụng bài toán kim loại ( hoặc hỗn hợp kim loại ) tác dụng với axit HNO3 Còn nếu trong hỗn hợp ngoài kim loại còn có oxit kim loại thì số mol HNO3 pứ không còn như trên nữa mà phải lớn hơn do H+ còn tham gia kết hợp với O trong oxit tạo thành nước :
2H+ + O-2 H2O Lúc đó nHNO3 pứ = nHNO3 pứ với kim loại + 2nO trong oxit
Trong các công thức trên sản phẩm khử nào không có thì xem như = 0 ( bỏ qua)
Trong các công thức trên thì công thức tính số mol HNO3 phản ứng là quan trọng nhất vì từ nó có thể suy ra các công thức khác, với lại chúng ta phải biết viết nửa phản ứng dưới dạng ion –electron khi NO3- bị khử
B BÀI TẬP TỰ LUẬN
DẠNG 1: XÁC ĐỊNH LƯỢNG KIM LOẠI MỘT KIM LOẠI PHẢN ỨNG:
I Bài tập minh họa
VD1 Hoà tan hoàn toàn m g bột Cu trong 800 g dung dịch HNO3 được dung dịch Y và 4,48 lit khí NO (đktc) Tính m
?
Giải:
nNO = 4,48/22,4 = 0,2 mol
Cu Cu2+ + 2e
5
N + 3e
2
N
0,3 mol 0,3 mol 0,6 mol 0,6 mol 0,2 mol
Áp dụng ĐLBT mol e nCu = 0,3 (mol) m = mCu 0 , 3 64 19 , 2 ( g )
VD2 Cho 11 g hỗn hợp hai kim loại Al và Fe vào dung dịch HNO3 loãng dư, thu được 6,72 lit khí NO (đktc) duy nhất Khối lượng (g) của Al và Fe trong hỗn hợp đầu ?
Giải:
nNO = 6,72/22,4 = 0,3 mol
Gọi x, y lần lượt là số mol Al và Fe trong hỗn hợp đầu
Ta có: 27x + 56y = 11 (1)
Al Al+3 + 3e
x mol 3x mol
Fe Fe+3 + 3e
y mol 3y mol
5
N + 3e
2
N
0,9 mol 0,3 mol
Theo định luật bảo toàn e: n e (KL nhường) = n e (N nhận) = 0,9 mol
hay: 3x + 3y = 0,9 (2)
Từ (1) và (2) ta có
mol 0,1
y
mol 0,2
x
5,6 56.0,1 m
5,4 27.0,2 m
Fe
Al
VD3: Cho 6 g hợp kim Mg và Al vào dung dịch HNO3 đặc, nguội lấy dư thấy có 4,48 lít khí NO2 bay ra (đktc) Thành phần % về khối lượng của hợp kim là:
Giải:
Trong hỗn hợp chỉ có Mg phản ứng với dung dịch HNO3 đặc, nguội ne cho = 2nMg
n
2
NO = 4,48/22,4 = 0,2 mol ne nhận = n
2
NO = 0,2 mol
Vì n e cho = n e nhận nMg = 0,1 mol mMg = 24.0,1 = 2,4 g
Trang 3Tài liệu sưu tầm và biên soạn |Bookgol.com 3
%Mg = 100 %
6
4 ,
2
= 40% %Al = 100% - 40% = 60%
II Bài tập tương tự
Bài 1 Để hòa tan vừa hết m gam Cu cần phải dùng V lít dung dịch HNO3 2M, sau phản ứng thu được 2,24 lít khí NO (ở đktc).( là sản phẩm khử duy nhất) Tính m và V?
Bài 3 Hòa tan hết m(g) Al trong dd HNO3, thu được hỗn hợp khí (đktc) gồm NO và N2O có thể tích là 8.96 lit và có
tỷ khối đối với hiđrô là 16.75 Tính m?
Bài 4 Cho m(g) Al tan hoàn toàn trong dd HNO3 thấy tạo ra 11.2lit(đktc) hỗn hợp 3 khí NO, N2O, N2 với tỷ lệ mol tương ứng là 1:2:2 Tính m?
dung dịch sau phản ứng tăng 3,9 gam Tính m?
HỖN HỢP KIM LOẠI PHẢN ỨNG:
Bài 6 Cho 38,7 gam hỗn hợp kim loại Cu và Zn tan hết trong dung dịch HNO3, sau phản ưngd thu được 8,96 lít khí
NO (ở đktc) và không tạo ra NH4NO3 Tính khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp?
Bài 7 Cho m gam hỗn hợp kim loại gồm Fe và Al tan hết trong dung dịch HNO3 thu được 6,72 lít khí NO (ở đktc) và dung dịch A Cô cạn dung dịch A thu được 68,25 gam hỗn hợp muối khan Tính khối lượng mỗi kim loại trong m gam hỗn hợp ban đầu ?
Bài 8 Chia 34,8 gam hỗn hợp kim loại gồm Al, Fe và Cu thành 2 phần bằng nhau:
- Phần I: Cho vào dung dịch HNO3 đặc nguội, dư thu được 4,48 lít khí NO2 (ở đktc)
- Phần II: Cho vào dung dịch HCl dư thu được 8,96 lít H2 (ở đktc)
Tính khối lượng của Al và Fe trong hỗn hợp ban đầu ?
26,88 lít khí NO2 (ở đktc) và m gam rắn B không tan Tính m ?
Bài 10 Hòa tan hết 4,431 gam hh kim loại gồm Al và Mg trong dd HNO3 loãng thu được dd A và 1,568 lít hh khí X đều không màu, có khối lượng 2,59 gam, trong đó có một khí bị hóa nâu trong không khí Tính % theo khối lượng của mỗi kim loại trong hh ?
NO và N2 (ở 27,30C và 1 atm), có tỉ khối so với H2 bằng 14,75 Tính % theo khối lượng của mỗi kim loại trong hh ?
với H2 bằng 19 Tính % theo khối lượng của mỗi kim loại trong hh X ?
Bài 13 Cho a gam hỗn hợp E (Al, Mg, Fe ) tác dụng với ddịch HNO3 dư thu được hỗn hợp khí gồm 0,02 mol NO, 0,01 mol N2O, 0,01 mol NO2 và dd X Cô cạn dd X thu được 11,12 gam muối khan (gồm 3 muối) Tính a?
DẠNG 2: XÁC ĐỊNH KIM LOẠI:
I Bài tập minh họa
Cho 19,5 gam một kim loại M hóa trị n tan hết trong dung dịch HNO3 thu được 4,48 lít khí NO (ở đktc) Xác định tên kim loại M?
Giải:
nNO = 4,48/22,4 = 0,2 mol; nNaOH = 0,5.2 = 1 mol
M Mn+ + ne
5
N + 3e
2
N
M M
5 , 19
mol
M M
n
5 , 19
mol 0,6 mol 0,2 mol
Áp dụng ĐLBT mol e
M M
n
5 , 19 = 0,6 (mol) MM = 32,5.n Biện luận MM theo n:
Nhận n = 2 ; MM = 65 M là kim loại Zn
II Bài tập tương tự
Bài 1 Hoà tan hoàn toàn 16,2 gam một kim loại M chưa rõ hoá trị bằng dd HNO3 được 5,6 lit (đktc)hỗn hợp A nặng 7,2 gam gồm NO và N2 Xác định tên kim loại M?
Trang 4Tài liệu sưu tầm và biên soạn |Bookgol.com 4
Bài 2 Hòa tan 16.2g một kim loại M chưa rõ hóa trị bằng dd HNO3 loãng, sau pư thu được 4.48lit(đktc) hỗn hợp khí
X gồm N2O và N2 Biết tỷ khối của X đối với H2 bằng 18, dd sau pư không có muối NH4NO3 Xác định tên kim loại M?
Bài 3 Hoà tan htoàn 16,25 g kim loại M chưa rõ hóa trị bằng dd HNO3 loãng sau pứ thu được 1,232 l (đktc) hh khí X gồm 2 khí không màu, không hoá nâu trong kk nặng 1,94 g Xác định M
(đktc) có tỷ khối so với H2 bằng 21 ( không còn sản phẩm khử khác) Tìm kim loại M
Bài 5 Hòa tan hoàn toàn 19,2g kim loại M trong dung dịch HNO3 dư thu được 8,96lít(đktc) hỗn hợp khí gồm NO2 và
NO có tỉ lệ thể tích 3:1 Xác định kim loại M
Bài 6 Hoà tan hoàn toàn 19,2 gam một kim loại M trong dung dịch HNO3 ta thu được 4,48 lít NO (đktc) Xác định tên kim loại M?
Bài 7 Hòa tan hoàn toàn 2,7g một kim loại M bằng HNO3 thu được 1,12lít khí(đktc) hỗn hợp X gồm 2 khí không màu trong đó có 1 khí hóa nâu ngoài không khí Biết d
2
H
X =19,2 Xác định tên kim loại M?
Bài 8 Hòa tan 13g một kim loại có hóa trị không đổi vào HNO3 Sau phản ứng thêm vào NaOH dư thấy bay ra 1,12 lít khí có mùi khai Xác định tên kim loại M?
Bài 9 Hòa tan một lượng 14,08 gam một kim loại M tác bằng lượng V ml dd HNO3 2M vừa đủ thu được 1,792 lít (ở đktc) hỗn hợp khí X gồm 2 khí không màu, trong đó có một khí hóa nâu trong không khí Tỉ khối hơi của X so với H2 bằng 18,5
b) Thể tích dd HNO3 2M đem dùng bằng: A 0,12 lít B 0,28 lít C 0,36 lít D 0,48 lít
DẠNG 3: TÌM SẢN PHẨM KHỬ:
I Bài tập minh họa
Cho hỗn hợp gồm 0.2 mol Fe và 0.3mol Mg vào dd HNO3 dư thu được 0.4mol một sản phẩm khử chứa N duy nhất Xác định tên sản phẩm khử ?
Mg Mg+2 + 2e 0,3 mol 0,6 mol
Fe Fe+3 + 3e 0,2 mol 0,6 mol
x
5
N + x(5 - n).e x
n N
x(5 - n).0,4 mol 0,4 mol
Lưu ý: x là số nguyên tử N có trong sản phẩm khử thường x=1 hoặc x=2
Theo định luật bảo toàn e: n e (KL nhường) = n e (N nhận) = 1,2 mol x(5 - n).0,4 = 1,2 x(5 - n) = 3
Biện luận n theo x:
=> Sản phẩm khử của N: NO
II Bài tập tương tự
Bài 1 Cho 3,6 gam Mg tác dụng hết với dung dịch HNO3 (dư), sinh ra 2,24 lít khí X (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) Xác định khí X
Bài 2 Hòa tan hoàn toàn 11,2g Fe vào HNO3 dư thu được dung dịch A và 6,72 lít hỗn hợp khí B gồm NO và một khí
X, với tỉ lệ thể tích là 1:1 Xác định khí X?
định spk
Bài 4 Cho 3,6 gam Mg tác dụng hết với dung dịch HNO3 (dư), sinh ra 2,24 lít khí X (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc)
Khí X là:
Bài 5 Hòa tan 9,6g Mg trong dung dịch HNO3 tạo ra 2,24 lít khí NxOy Xác định công thức khí đó
DẠNG 4: TÍNH LƯỢNG MUỐI, SẢN PHẨM KHỬ VÀ AXIT
I Tính lượng muối
1 Bài tập minh họa
Cho 1,35 gam hh gồm Mg, Al, Cu tác dụng hết với HNO3 thu được hh khí gồm 0,01 mol NO và 0,04 mol NO2 (spk không có NH4NO3) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam hh muối Tính m?
Giải:
Trang 5Tài liệu sưu tầm và biên soạn |Bookgol.com 5
Áp dụng công thức:
mmuối nitrat = mKL + 62.( nNO2 +3 nNO + 8nN2O + 10nN2 )
=> mmuối nitrat = 1,35 + 62(0,04 + 3.0,01) = 5,69 (g)
2 Bài tập tương tự
Bài 1 Cho 11,2 gam một kim loại Z tan trong một lượng HNO3 vừa đủ, sau phản ứng thu được dd A và 4,48 lít khí NO (ở đktc) là sản phẩm khử duy nhất Cô cạn dd A thu được muối khan có khối lượng bằng
Bài 2 Cho 1,86 gam hỗn hợp kim loại gồm Mg và Al tan hết trong dung dịch HNO3 thu được 560 ml khí N2O (ở đktc) thoát ra và dung dịch A Cô cạn dung dịch A thu được m gam hh muối Tính m?
Bài 3 Hoà tan hoàn toàn 12,8 gam hỗn hợp X gồm 3 kim loại Fe, Mg, Cu vào HNO3 dư thu được dung dịch Y và 3,36 lít khí
NO (đkc) Cô cạn dung dịch Y thu được m gam muối khan (chứa 3 muối) Tính m ?
Bài 4 Hòa tan hoàn toàn 15,9g hỗn hợp 3 kim loại Al, Mg, Cu bằng dd HNO3 thu được 6,72 lit khí NO (sp khử duy nhất đo ở đktc) và dd X Đem cô cạn dd X thì thu được khối lượng muối khan là bao nhiêu?
lít NO (sp khử duy nhất đo ở đktc) và dd X Đem cô cạn dd X thì thu được khối lượng muối khan là bao nhiêu?
Bài 6 Cho 11,0 gam hỗn hợp X gồm Al và Fe vào dung dịch HNO3 loãng dư, thu được dung dịch Y và 6,72 lít khí NO ở đktc (sản phẩm khử duy nhất) Cô cạn cẩn thận dung dịch Y thì thu được m gam hh muối Tính m?
II Tính lượng sản phẩm khử
1 Bài tập minh họa
Hòa tan hoàn toàn hh gồm 0,1 mol Fe và 0,2 mol Al trong dd HNO3 dư thu được V lít hh khí X (đktc) gồm NO và NO2
có khối lượng 19,8 gam (Biết phản ứng không tạo NH4NO3) Tính thể tích của mỗi khí trong hh X ?
Giải:
Gọi x, y lần lượt là số mol NO và NO2 trong hỗn hợp X
Ta có: 30x + 46y = 19,8 (1)
Al0 Al+3 + 3e 0,2 mol 0,6 mol
Fe0 Fe+3 + 3e 0,1 mol 0,3 mol
5
N + 3e
2
N
3.x mol x mol
4 5
1
N
y mol y mol
Theo định luật bảo toàn mol e: n e (KL nhường) = n e (N nhận) = 0,9 mol
hay: 3x + y = 0,9 (2)
Từ (1) và (2) ta có
) ( 3 , 0
) ( 2 , 0 8
, 19 46 30
9 , 0 3
mol y
mol x
y x
y x
) ( 72 , 6 4 , 22 3 , 0
) ( 48 , 4 4 , 22 2 , 0
V
l V
NO NO
2 Bài tập tương tự
Bài 1 Một hỗn hợp bột gồm 2 kim loại Mg và Al được chia thành 2 phần bằng nhau
Phần1: cho tác dụng với dd HCl dư thu được 3.36 lit khí H2
Phần2: hòa tan hết trong dd HNO3 loãng dư thu được V lít một khí không màu hóa nâu trong không khí ( thể tích các khí đo ở đktc) Tính V ?
A 2.24lit B 3.36lit C 4.48lit D 5.6lit
gồm NO và NO2 có tỉ lệ mol tương ứng là 2:1 Vậy thể tích của hỗn hợp khí X (đktc) là:
Bài 3 Hòa tan một lượng 8,32 gam Cu tác dụng vừa đủ với 240 ml dd HNO3 cho 4,928 lít (ở đktc) hỗn hợp khí gồm
NO và NO2 thoát ra
a) Tính số mol của mối khí trong hỗn hợp khí ?
b) Nồng độ mol/l của dd HNO3 đem dùng ?
Bài 4 Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp 7,92 gam Na , Mg , Al vừa đủ trong 500m1 dung dich HNO3 1,65M thu được V lít
N2O là sản phẩm khử duy nhất Tìm V và khối lượng muối thu được?
dung dịch X chỉ chứa 1 muối Giá trị của v là
III Tính lượng axit nitric
Trang 6Tài liệu sưu tầm và biên soạn |Bookgol.com 6
1 Bài tập minh họa
Thể tích dung dịch HNO3 2M (loãng) cần dùng để hoà tan hoàn toàn một hỗn hợp gồm 0,15 mol Al và 0,15 mol Cu là (biết phản ứng tạo chất khử duy nhất là NO)?
Giải
Al0 Al+3 + 3e 0,15 mol 0,45 mol
Cu0 Cu+2 + 2e 0,15 mol 0,3 mol
5
N + 3e
2
N
3.x mol x mol
Theo định luật bảo toàn mol e: n e (KL nhường) = n e (N nhận) = 0,75 mol
hay: 3x = 0,75 => nNO = x = 0,25 (mol)
Áp dụng công thức:
nHNO3 pư = 4nNO + 2nNO2 + 10n NH4NO3 + 10nN2O + 12nN2
=> nHNO3 pư = 4nNO = 4.0,25 = 1 (mol) 0 , 5 ( )
2
1
C
n V
M HNO
dd
2 Bài tập tương tự
Bài 1 Cho m gam Al tác dụng vừa đủ với 2,0 lít dd HNO3 aM thu được 5,6 lít hỗn hợp khí X (ở đktc) gồm N2O và khí
Y Biết tỉ khối của X so với H2 bằng 22,5
a) Khí Y và khối lượng khối lượng Al (m) đem dùng ?
b) Tính nồng độ mol/l của dd HNO3 (a)?
Bài 2 Khi cho 1,92g hỗn hợp X gồm Mg và Fe có tỉ lệ mol 1:3 tác dụng hoàn toàn với HNO3 tạo ra hỗn hợp khí gồm
NO và NO2 có thể tích 1,736 lít (đktc) Tính khối lượng muối tạo thành và số mol HNO3 đã phản ứng
Bài 3 Cho 8,32 gam Cu tác dụng vừa đủ với 120 ml dung dịch HNO3 sau phản ứng thu được 4,928 lit (đktc) hỗn hợp
NO và NO2 Nồng độ mol của dung dịch HNO3 ban đầu là
Bài 4 Hoà tan hoàn toàn 31,2g hỗn hợp Al, Mg bằng dung dịch HNO3 loãng, dư thu được dung dịch A và 8,96 lit hỗn hợp khí B (đktc) gồm N2, N2O (không còn spk khác), dB/H2 =20 Số mol HNO3 đã phản ứng và khối lượng muối khan thu được khi cô cạn A là
hỗn hợp khí B gồm 0,2 mol NO, 0,1 mol N2O (không còn sp khử khác) Tính số mol HNO3 đã phản ứng và khối lượng muối khan thu được khi cô cạn A
khí NO và NO2 có tỉ khối hơi với H2 là 19 Tính CM của dung dịch HNO3
NO2 có V=1,736 lít (đktc) Khối lượng muối tạo thành và số mol HNO3 đã phản ứng là (biết skp ko có muối)
Bài 8 Để hoà tan hết 0,06 mol Fe thì cần số mol HNO3 tối thiểu là (sản phẩm khử duy nhất là NO)
I Bài tập minh họa
Cho 1,68gam bột Mg tác dụng vừa đủ với 500ml dung dịch HNO3 aM thu được dung dịch Y và 0,448lít khí NO duy nhất Tính a và khối lượng muối tạo thành trong Y?
Bài giải:
- Ở đây cần chú ý rằng khí NO là khí duy nhất chứ không phải là sản phẩm khử duy nhất Một số học sinh không để ý điều này và cho rằng bài toán khá đơn giản và dễ mắc phải sai lầm như sau:
+ nMg 0, 07 mol trong dung dịch Y có 0,07mol Mg(NO3)2 Khối lượng muối = 0,07 148 = 10,36gam và
0, 02
NO
n mol NO3 + 4H+ + 3e NO + 2H2O
0,08 0,06 0,02
3
0, 08
0, 08 0,16
0, 5
HNO H
+ Thực ra chỉ cần đánh giá:
Mg Mg2+ + 2e (1) và NO3 + 4H+ + 3e NO + 2H2O (2)
0,07 0,14 0,08 0,06 0,02
Do Mg phản ứng vừa đủ với HNO3 mà quá trình (1) và (2) cho thấy số mol electron nhường lớn hơn số mol electron nhận Do đó trong dung dịch phải có sinh ra ion NH4
Trang 7Tài liệu sưu tầm và biên soạn |Bookgol.com 7
3
NO + 10H+ + 8e NH4 + 3H2O (2)
0,1 0,08 0,01
HNO H
n n mol a M
+ Trong Y có: 0,07mol Mg(NO3)2 và 0,01mol NH4NO3 mmuối = 0,07.148 + 0,01.80 = 11,16g
II Bài tập tương tự
Bài 1 Hoà tan 2,16 g Mg vào dung dịch HNO3 loãng dư sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 0,224 lít N2 (ở đktc) Cô cạn dung dịch thu được m g muối Tính m?
Bài 2 Cho 2,16 gam Mg tác dụng với dung dịch HNO3 (dư) Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 0,896 lít khí
NO (ở đktc) và dung dịch X Tính khối lượng muối khan thu được khi làm bay hơi dung dịch X ?
Bài 3 Hoà tan hoàn toàn 12,42 gam Al bằng dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được dung dịch X và 1,344 lít (ở đktc) hỗn hợp khí Y gồm hai khí là N2O và N2 Tỉ khối của hỗn hợp khí Y so với khí H2 là 18 Cô cạn dung dịch X, thu được
m gam chất rắn khan Tính m?
Bài 4 Hòa tan hoàn toàn hh gồm Zn và ZnO bằng dd HNO3 loãng dư Kết thúc thí nghiệm không có khí thoát ra, dd thu được có chứa 8 gam NH4NO3 và 113,4 gam Zn(NO3)2 % số mol Zn có trong hỗn hợp ban đầu là
hoàn toàn, thu được 0,896 lít khí X (đktc) và dd Y Làm bay hơi dd Y thu được 46 gam muối khan Khí X là
0,448 lít khí NO duy nhất Tinh gía trị x và khối lượng muối tạo thành trong dung dịch Y ?
I Bài tập minh họa
Cho a mol Cu tác dụng hết với 120 ml dung dịch A gồm HNO3 1 M, H2SO4 0,5 M thu được V lit NO ở đktc
a Tính V ( biện luận theo a)
b Nếu Cu dư hoặc vừa đủ thì lượng muối thu được là bao nhiêu?
Giải:
a n
3
HNO = 0,12.1 = 0,12 mol; n
4
2 SO
H = 0,12.0,5 = 0,06 mol n
H = 0,12 + 2.0,06 = 0,24 mol; n
3
NO = 0,12 mol
Ta có ptpư: 3Cu + 8H+
+ 2NO3- 3Cu+2 + 2NO + 4H2O
Có thể xảy ra các trường hợp
+ Cu hết, H+ và NO3- dư
nNO =
3
2
nCu =
3
2
a (mol) V = 22,4
3
2
a = 14,93 (lit) + Cu đủ hoặc dư, H+ hết (NO3- luôn dư so với H+ !)
nNO =
4
1
n
H = 0,06 mol V = 22,4.0,06 = 13,44 (lit)
b Khi Cu hết hoặc dư
n
2
)
Cu(NO =
8
3 n
H = 0,09 m
2
) Cu(NO = 188.0,09 = 16,92 (g)
II Bài tập tương tự
ứng hoàn toàn, sinh ra V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất đktc) Tìm giá trị của V?
chứa 7,06 gam muối và hỗn hợp khí Z chứa 0,05 mol NO2 và 0,01 mol SO2 Giá trị của m là?
mối khí SO2, NO, N2O Cô cạn dung dịch thu được sau phản ứng được bao nhiêu gam muối khan?
I – Phương pháp:
(hoặc của Cu) tác dụng với HNO3
2) Cho hỗn hợp oxit sắt có tính khử và Cu (hoặc Fe) tác dụng với dung dịch HNO3
Phương pháp giải: Dùng cách quy đổi
Trang 8Tài liệu sưu tầm và biên soạn |Bookgol.com 8
Nội dung của phương pháp: Với hỗn hợp nhiều chất ta có thể coi hỗn hợp tương đương với 1 số chất (thường là 2)
hoặc có thể chỉ là 1 chất (chẳng hạn hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3 và Fe3O4 có thể coi tương đương FeO và Fe2O3 còn nếu biết FeO và Fe2O3 có số mol bằng nhau có thể coi tương đương với duy nhất Fe3O4) hoặc quy đổi theo các nguyên tố thành phần tạo nên hỗn hợp
Fe3O4 và Fe Hòa tan hết H vào dung dịch HNO3 thu được 2,24 lít khí NO (đo ở đktc) Giá trị m gam là bao nhiêu?
Giải
nNO = 2,24/22,4 = 0,1 mol
Gọi x là số mol Fe; y là tổng số mol nguyên tử O của không khí tham gia phản ứng
Ta có: mH = 56x + 16y = 12 (1)
Trong toàn bộ quá trình phản ứng: ne (Fe cho) = ne(O nhận) + ne (N nhận)
3x = 2y + 3.0,01 (2)
Từ (1) và (2) có được: x = 0,18; y = 0,12
Do đó: m Fe = 56x = 10,08
Chú ý:
1 Ngoài cách quy đổi theo Fe và O như ở trên ta cũng có thể quy đổi hỗn hợp theo Fe và Fe2O3 hoặc Fe và FeO hoặc FeO và Fe2O3,
* Lưu ý theo cách quy đổi các nghiệm tính được có thể là giá trị âm và ta vẫn sử dụng để tính toán bình thường
Chẳng hạn, nếu quy đổi theo Fe và FeO ta có hệ:
1 , 0 3 3
12 72 56
y
x
y x
mH
(với x = nFe; y = nFeO)
Tìm được x = 0,06; y = 0,12 nFe (ban đầu) = nFe + nFe (trong FeO) = 0,18 m Fe = 10,08 g
Còn nếu quy đổi theo FeO (x mol) và Fe 2 O 3 (y mol) ta có:
1 , 0
.
3
12 160 72
x
y x
mH
x = 0,3 ; y = -0,06
nFe (ban đầu) = nFe (trong FeO) + nFe (trong Fe2O3) = 0,18 m Fe = 10,08 g
2 Dùng công thức giải nhanh
Gọi x là số mol Fe ban đầu; a là tổng số mol electron mà N+5 của axit nhận vào; m’ là khối lượng hỗn hợp H
Áp dụng định luật bảo toàn e: ne (Fe cho) = n(O nhận) + ne (axit nhận)
Mà: mO = mH – mFe = m’ – m
3x = 2
16
56 ' x
m
+ a x = 0,1(m’/8 + a) hay m Fe = 5,6(m’/8 + a) Nếu dùng Cu thì: n Cu = 0,1(m’/8 + a); m Cu = 6,4(m’/8 + a)
3 Quy đổi gián tiếp
Giả sử trong quá trình thứ hai ta không dùng HNO3 mà thay bằng O2 để oxi hóa hoàn toàn hỗn hợp H thành Fe2O3 thì từ việc bảo toàn e: nO (thêm) = 3/2nNO = 0,15 (mol)
moxit = 12 + 0,15.16 = 14,4 n Fe = 0,18 (mol)
Ngoài các cách giải trên bài toán còn rất nhiều cách giải khác!
Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào X, lọc kết tủa nung đến khối lượng không đổi thì khối lượng chất rắn thu được là:
A 17,545 gam B 18,355 gam C 15,145 gam D 2,4 gam
Giải
Gọi x, y lần lượt là tổng số mol Fe và S trong hỗn hợp (cũng có thể coi x, y là số mol Fe và S đã tham gia phản ứng với nhau tạo ra hỗn hợp trên)
Ta có: 56x + 32y = 3,76
Mặt khác: ne (cho) = 3x + 6y = 0,48 = ne (nhận) (vì hỗn hợp H bị oxi hóa tạo muối Fe3+ và H2SO4)
Từ đó có: x = 0,03; y = 0,065
Khi thêm Ba(OH)2 dư kết tủa thu được có: Fe(OH)3 (0,03 mol) và BaSO4 (0,065 mol)
Sau khi nung chất rắn có: Fe2O3 (0,015 mol) và BaSO4 (0,065 mol)
m chất rắn = 160.0,015 + 233.0,065 = 17,545 (gam)
Trang 9Tài liệu sưu tầm và biên soạn |Bookgol.com 9
các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 3,36 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc), dung dịch Y và còn lại 2,4 gam kim loại Cô cạn dung dịch Y, thu được m gam muối khan Xác định giá trị của m?
Giải
nNO = 0,15 (mol)
Gọi a là số mol Cu trong X đã phản ứng Gọi b là số mol Fe3O4 trong X
Ta có: 64a + 232b = 61,2 – 2,4
Các nguyên tố Cu, Fe, O trong hỗn hợp X khi phản ứng với HNO3 chuyển thành muối Cu2+, Fe2+ (vì dư kim loại), H2O do đó theo bảo toàn e: 2a + 2.3b – 2.4b = 3.0,15
Từ đó: a = 0,375; b = 0,15
Muối khan gồm có: Cu(NO3)2 (a = 0,375 mol) và Fe(NO3)2 (3b = 0,45 mol)
m muối = 188.0,375 + 180.0,45 = 151,5 (gam)
Tóm lại:
Để giải dạng bài tập này ta hay dùng phương pháp quy đổi co nhiều cách quy đổi, nhưng trong giới hạn của chương trình hóa học tôi đưa ra phương pháp quy đổi hỗn hợp các chất về nguyên tử nội dung của pp như sau:
Bước 1: Quy đổi hỗn hợp các chất về các nguyên tố tạo thành hỗn hợp đó
Bước 2: Đặt ẩn số thích hợp cho số mol nguyên tử các nguyên tố trong hỗn hợp
Bước 3: Lập các phương trình dựa vào định luật bảo toàn khối lượng, bt nguyên tố bt mol e
Bước 4: Lập các phương trình dựa vào giả thuyết của bài toán nếu có
Bước 5: Giai các phương trình và tính toán để tìm ra đáp án
II - Một số bài tập vận dụng
lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch X Cô cạn dd X thu được m gam muối khan Giá trị m là:
A 38,72 gam B 35,50 gam C 49,09 gam D 34,36 gam
B không màu hóa nâu trong không khí Dd A cho tác dụng với dd NaOH thu được kết tủa Lấy toàn bộ kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn có khối lượng là
A 23g B 32g C 16g D 48g
vừa đủ bởi 200ml dd HNO3 thu được 2,24l khí NO duy nhất (đktc) Giá trị của m và nồng độ mol/ l của dd HNO3 là
A 10,08g và 3,2M B 10,08g và 2M C 11,2g và 3,2M D 11,2g và 2M
trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng (dư) thấy thoát ra 3,36 lít khí (ở đktc) Giá trị của m là:
A 25,6 gam B 32 gam C 19,2 gam D 22,4 gam
HNO3 loãng dư được 0,15mol N2O và 0,3mol N2 Tìm m?
A 40,5g B 32,94g C 36,45g D 37,8g
Câu 6: Hỗn hợp A gồm ba oxit sắt (FeO, Fe3O4, Fe2O3) có số mol bằng nhau Hòa tan hết m gam hỗn hợp A này bằng dung dịch HNO3 thì thu được hỗn hợp K gồm hai khí NO2 và NO có thể tích 1,12 lít (đktc) và tỉ khối hỗn hợp K so với hiđro bằng 19,8 Trị số của m là: A 20,88 gam B 46,4 gam C 23,2 gam D 16,24 gam
dd HNO3 dư thu được dd B và 12,096 lit hh hợp khí NO và NO2 (đktc) có tỉ khối đối với He là 10,167 Khối lượng x là:
Câu 8: Đem nung hỗn hợp A gồm: x mol Fe và 0,15 mol Cu, trong không khí một thời gian, thu được 63,2 gam hỗn
hợp B, gồm hai kim loại trên và hỗn hợp các oxit của chúng Đem hòa tan hết lượng hỗn hợp B trên bằng dung dịch HNO3 đậm đặc, thì thu được 0,6 mol NO2 Trị số của x là:
A 0,7 mol B 0,6 mol C 0,5 mol D 0,4 mol
(đktc), là sp khử duy nhất và dd X Ddịch X có thể hòa tan tối đa 12,88 gam Fe (sp khử duy nhất là NO) Số mol HNO3 trong dd đầu là: A 1,04 B 0,64 C 0,94 D 0,88
khí gồm 0,09 mol NO2 và 0,05 mol NO Tổng số mol của hỗn hợp là:
Trang 10Tài liệu sưu tầm và biên soạn |Bookgol.com 10
Câu 11: Nung 7,28 gam bột sắt trong oxi, thu được m gam hỗn hợp chất rắn X Hòa tan hết hỗn hợp X trong dung dịch
HNO3 đặc, nóng, dư, thoát ra 1,568 lít NO2 (ở đktc) (là sản phẩm khử duy nhất) Giá trị của m là:
Câu 12: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 vào dung dịch HNO3 loãng, nóng (dư) thu được 4,48 lít khí NO duy nhất (đktc) và 96,8 gam Fe(NO3)3 Số mol HNO3 đã tham gia phản ứng và khối lượng hỗn hợp ban đầu là:
A 1,4 – 22,4 B 1,2 – 22,4 C 1,4 – 27,2 D 1,2 – 27,2
Câu 13: Hoà tan hoàn toàn 25,6g hỗn hợp Fe, FeS, FeS2 và S bằng dung dịch HNO3 dư thu được dung dịch Y và V lit khí NO duy nhất Thêm dung dịch Ba(OH)2 dư vào dung dịch Y thu được 126,25g kết tủa Giá trị của V là:
Câu 14: Để 6,72g Fe trong không khí thu được m gam hỗn hợp X gồm 4 chất rắn Để hoà tan X cần dùng vừa hết
255ml dung dịch HNO3 2M thu được V lit khí NO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đkc) Giá trị của m và V là:
A 8,4 và 3,360 B 10,08 và 3,360 C 8,4 và 5,712 D 10,08 và 5,712
lit khí NO (đkc) và dung dịch Y Khối lượng muối khan thu được khi cô cạn Y là:
Cô cạn dung dịch sau phản ứng được 14,52g muối Giá trị của m:
lit khí NO (đkc) duy nhất và còn lại 1,46g kim loại không tan Giá trị của m:
toàn thu được 0,3136 lit khí NO duy nhất và dung dịch X Nồng độ dung dịch HNO3 là
C BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Câu 1 HNO3 tác dụng được với tất cả các chất trong dãy nào sau đây:
C FeO, Fe2(SO4)3, FeCO3, Na2O D CuSO4, CuO, Mg3(PO4)2
Câu 2 Axit nitric đặc nguội có thể phản ứng được với các chất nào sau đây?
A Al, CuO, Na2CO3 B CuO, Ag, Al(OH)3 C P, Fe, FeO D C, Ag, BaCl2
Câu 3 Hoà tan hoàn toàn 0,9 g kim loại X vào dung dịch HNO3 thu được 0,28 lít khí N2O (đktc) Vậy X có thể là:
Câu 4 Cho các chất FeO, Fe2O3, Fe(NO3)2, CuO, FeS Số chất tác dụng được với HNO3 giải phóng khí NO là:
Câu 5 Dung dịch nào sau đây không hòa tan được Cu kim loại:
Câu 6 Để điều chế HNO3 trong phòng thí nghiệm, hóa chất nào sau đây được chọn làm nguyên liệu chính:
Câu 7 Cho Fe(III) oxit tác dụng với axit nitric thì sản phẩm thu được là:
A Fe(NO3)2, NO và H2O B Fe(NO3)2, NO2 và H2O C Fe(NO3)2, N2 D Fe(NO3)3 và H2O
Câu 8 Hoà tan m gam Fe vào dung dịch HNO3 loãng, dư thu được 0,448 lit khí NO duy nhất (đktc) Giá trị của m là:
Câu 9 Cho HNO3 đậm đặc vào than nung đỏ có khí bay ra là:
A CO2 B NO2 C Hỗn hợp CO2 và NO2 D Không có khí bay ra
Câu 10 Cho từng chất: Fe, FeO, Fe(OH)2, Fe(OH)3, Fe3O4, Fe2O3, Fe(NO3)2, Fe(NO3)3, FeSO4, Fe2(SO4)3, FeCO3 lần lượt phản ứng với HNO3 đặc, nóng Số phản ứng thuộc loại phản ứng oxi hóa - khử là:
Câu 11 Tổng hệ số (các số nguyên, tối giản) của tất cả các chất trong phương trình phản ứng giữa Cu với dung dịch
HNO3 đặc, nóng là:
Câu 12 Hòa tan hoàn toàn 12,42 gam Al bằng dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được dung dịch X và 1,344 lít (ở đktc) hỗn hợp khí Y gồm hai khí là N2O và N2 Tỉ khối của hỗn hợp khí Y so với H2 là 18 Cô cạn dung dịch X, thu được m gam chất rắn khan Giá trị của m là: